CN109695657B - 一种拓扑优化浮筏筏体结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于阀体结构领域，具体涉及一种拓扑优化浮筏筏体结构。该阀体结构包括上面板、下面板、连接处加强筋、中间纵向加强筋、中间横向加强筋、两侧纵向加强筋、两侧横向加强筋、自锁接头孔洞和螺栓孔洞。本发明采用拓扑优化方法对浮筏隔振系统进行优化，使筏体结构在隔振性能基本不变的情况下，重量大大减轻，相较于立方体结构，质量减少了约60％，避免了材料的浪费。适用于空气弹簧隔振器的安装使用，增加了浮筏隔振系统中的振动衰减效果，使其隔振性能得到显著提高。对浮筏筏体结构进行了优化设计，增强了筏体抵抗破坏的能力，使其具有较大的强度。

Description

一种拓扑优化浮筏筏体结构
技术领域
本发明属于阀体结构领域，涉及一种用于舰船和潜艇的浮筏隔振系统，具体涉及一种拓扑优化浮筏筏体结构。
背景技术
浮筏隔振系统是将多台振动设备通过隔振器安装到同一个中间结构体上，再将中间结构体通过隔振器连接到基座结构上而形成的隔振装置，这里所谓的中间结构体就是筏体。浮筏隔振系统具有非常好的隔振效果，可以抑制机械设备振动向船体结构的传递，能降低水中辐射噪声水平，使舰船可以提高其隐蔽性，同时具有良好的抗冲击性能和稳定性，当舰船收到外来的强冲击振动时，浮筏隔振系统能有效地保护舱内机械设备并使其正常工作。浮筏隔振系统作为舰船机械设备振动隔离的重要技术手段，已在水面及水下舰艇特别是潜艇上大量的使用并取得了非常理想的效果。而筏体结构是浮筏隔振系统设计的重要环节，它既是设备的安装平台，也是振动传递衰减的主要通道。
筏体的结构和质量差异，对其隔振性能有较大影响，为了进一步的提高浮筏隔振系统的使用性能，对筏体进行优化设计具有重要的理论意义和工程使用价值。
发明内容
本发明目的在于采用拓扑优化方法对浮筏隔振系统进行优化，设计一种新的筏体结构，使筏体结构在重量大大减轻的情况下，仍具有较好的隔振性能。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种拓扑优化浮筏筏体结构，该阀体结构包括上面板1、下面板2、连接处加强筋3、中间纵向加强筋4、中间横向加强筋5、两侧纵向加强筋6、两侧横向加强筋7、自锁接头孔洞8和螺栓孔洞9。
所述的上面板1为长方形，其上开设有螺栓孔洞9和自锁接头孔洞8。螺栓依次穿过上面板1的螺栓孔洞9、上层空气弹簧端板孔洞，通过螺母紧固，从而将上层空气弹簧固定在上面板1上。自锁接头孔洞8用于将上层空气弹簧的自锁接头穿过上面板1，通过自锁接头随时对上层空气弹簧进行充放气。
所述的连接处加强筋3共两块，分别垂直设置于上面板1两侧，用于将上面板1与下面板2进行连接。
所述的下面板2为长方形，连接在连接处加强筋3的下端，与上面板1平行，下面板2上均开设有螺栓孔洞9和自锁接头孔洞8。螺栓依次穿过下面板2的螺栓孔洞9、下层空气弹簧端板孔洞，通过螺母紧固，从而将下层空气弹簧固定在下面板2上。自锁接头孔洞8用于将下层空气弹簧的自锁接头穿过下面板2，通过自锁接头随时对下层空气弹簧进行充放气。
所述的中间纵向加强筋4有两块，均垂直固定于上面板1的下表面，且与连接处加强筋3垂直。
所述的中间横向加强筋5有两块，均垂直固定于上面板1的下表面，位于两块中间纵向加强筋4之间，且与中间纵向加强筋4垂直。
所述的两侧纵向加强筋6共有八块，均分固定于下面板2的上表面，且同时垂直于下面板2和连接处加强筋3。其中四块与中间纵向加强筋4在同一直线上，剩余四块位于下面板2的宽度方向边缘处。
所述的两侧横向加强筋7共有四块，均分固定于下面板2的上表面，各自垂直设置于两块两侧纵向加强筋6之间。
本发明的有益效果：
1、本发明采用拓扑优化方法对浮筏隔振系统进行优化，使筏体结构在隔振性能基本不变的情况下，重量大大减轻，相较于立方体结构，质量减少了约60％，避免了材料的浪费。
2、本发明适用于空气弹簧隔振器的安装使用，增加了浮筏隔振系统中的振动衰减效果，使其隔振性能得到显著提高。
3、本发明对浮筏筏体结构进行了优化设计，增强了筏体抵抗破坏的能力，使其具有较大的强度。
附图说明
图1为本发明的浮筏筏体结构的三维结构示意图(俯视图)。
图2为本发明的浮筏筏体结构的三维结构示意图(仰视图)
图3为本发明的浮筏筏体结构的主视图。
图4为本发明的浮筏筏体结构的左视图。
图5为本发明的浮筏筏体结构的俯视图。
图中：1上面板、2下面板、3连接处加强筋、4中间纵向加强筋、5中间横向加强筋、6两侧纵向加强筋、7两侧横向加强筋、8自锁接头孔洞、9螺栓孔洞。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明作进一步详细说明。
采用拓扑优化方法对浮筏隔振系统进行优化，设计一种新的筏体结构，使筏体结构在重量大大减轻的情况下，仍具有较好的隔振性能，避免了材料的浪费。浮筏筏体结构如图1-5所示，包括：上面板1、下面板2、连接处加强筋3、中间纵向加强筋4、中间横向加强筋5、两侧纵向加强筋6、两侧横向加强筋7、自锁接头孔洞8、螺栓孔洞9。
具体的，浮筏筏体结构包含一块上面板1和两块下面板2，在上面板1的两侧纵向边缘下方分别连接一块竖向加强筋，加强筋的下方边缘与下面板2相连接。上面板1的下方连接两块中间纵向加强筋4，其长度方向两端与连接处加强筋3相连接。同时，上面板1的下方还连接两块中间横向加强筋5，其长度方向两端与中间纵向加强筋4相连接。下面板2上方共连接有八块两侧纵向加强筋6，每块下面板2上连接四块，其中两块位于下面板2长度方向边缘处，另外两块位于下面板2中间位置，与中间纵向加强筋4在同一直线上。同时，下面板2上方共连接有四块两侧横向加强筋7，每块下面板2上连接两块，每块均位于两块两侧纵向加强筋6之间。本发明的浮筏筏体结构将材料充分运用到了传力路径上，节省了大量非传力路径上的材料，使筏体结构在重量大大减轻的情况下，仍具有较好的隔振性能
浮筏筏体上面板1上开设有自锁接头孔洞8和螺栓孔洞9。自锁接头孔洞8用于将上层空气弹簧的自锁接头穿过筏体上面板1，从而可将上层空气弹簧端板与筏体上面板1贴合，通过自锁接头可随时对上层空气弹簧进行充放气。然后将上层空气弹簧端板上的孔洞与筏体上面板1上的螺栓孔洞9对齐，于是螺栓就可以依次穿过筏体上面板1螺栓孔洞9、上层空气弹簧端板孔洞，通过螺母紧固，从而将上层空气弹簧隔振器固定在筏体上面板1上。
浮筏筏体下面板2共有两块，在浮筏筏体两侧各有一块，两块下面板2上均开设有螺栓孔洞9和自锁接头孔洞8。自锁接头孔洞8用于将下层空气弹簧的自锁接头穿过筏体下面板2，从而可将下层空气弹簧端板与筏体下面板2贴合，通过自锁接头可随时对下层空气弹簧进行充放气。然后将下层空气弹簧端板上的孔洞与筏体下面板2上的螺栓孔洞9对齐，于是螺栓就可以依次穿过筏体下面板2螺栓孔洞9、下层空气弹簧端板孔洞，通过螺母紧固，从而将下层空气弹簧隔振器固定在筏体下面板2上。
本发明的浮筏筏体结构适用于空气弹簧隔振器的安装使用，空气弹簧重量较轻，寿命较长，同时由于工作介质是空气，不仅能较好的吸收高低频振动，还能够吸收冲击载荷，增加了浮筏隔振系统中的振动衰减效果，使其隔振性能得到显著提高。

Claims (1)

1.一种拓扑优化浮筏隔振系统，其特征在于，该系统包括阀体结构，所述的阀体结构包括上面板（1）、下面板（2）、连接处加强筋（3）、中间纵向加强筋（4）、中间横向加强筋（5）、两侧纵向加强筋（6）、两侧横向加强筋（7）、自锁接头孔洞（8）和螺栓孔洞（9）；
所述的上面板（1）为长方形，其上开设有螺栓孔洞（9）和自锁接头孔洞（8）；螺栓依次穿过上面板（1）的螺栓孔洞（9）、上层空气弹簧端板孔洞，通过螺母紧固，从而将上层空气弹簧固定在上面板（1）上；自锁接头孔洞（8）用于将上层空气弹簧的自锁接头穿过上面板（1），通过自锁接头随时对上层空气弹簧进行充放气；所述的上面板（1）上固定连接有两个上层空气弹簧；
所述的连接处加强筋（3）共两块，分别垂直设置于上面板（1）两侧，用于将上面板（1）与下面板（2）进行连接；
所述的下面板（2）为长方形，连接在连接处加强筋（3）的下端，与上面板（1）平行，下面板（2）上均开设有螺栓孔洞（9）和自锁接头孔洞（8）；螺栓依次穿过下面板（2）的螺栓孔洞（9）、下层空气弹簧端板孔洞，通过螺母紧固，从而将下层空气弹簧固定在下面板（2）上；自锁接头孔洞（8）用于将下层空气弹簧的自锁接头穿过下面板（2），通过自锁接头随时对下层空气弹簧进行充放气；
所述的中间纵向加强筋（4）有两块，均垂直固定于上面板（1）的下表面，且与连接处加强筋（3）垂直；
所述的中间横向加强筋（5）有两块，均垂直固定于上面板（1）的下表面，位于两块中间纵向加强筋（4）之间，且与中间纵向加强筋（4）垂直；
所述的两侧纵向加强筋（6）共有八块，均分固定于下面板（2）的上表面，且同时垂直于下面板（2）和连接处加强筋（3）；其中四块与中间纵向加强筋（4）在同一直线上，剩余四块位于下面板（2）的宽度方向边缘处；
所述的两侧横向加强筋（7）共有四块，均分固定于下面板（2）的上表面，各自垂直设置于两块两侧纵向加强筋（6）之间。
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